DE3436699A1

DE3436699A1 - Verfahren zur entfernung von schwefeldioxid und stickoxiden aus rauchgasen

Info

Publication number: DE3436699A1
Application number: DE19843436699
Authority: DE
Inventors: Karl Dr. 6450 Hanau Kürzinger; Heinrich Dipl.-Chem. Dr. 6000 Frankfurt Schwab; Heinz Dipl.-Ing. 6082 Mörfelden Soldavini
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1984-10-06
Filing date: 1984-10-06
Publication date: 1986-04-10
Also published as: IL76295A0; ZA856826B; IL76295A; DK436985A; JPS6190724A; DK436985D0; EP0177839A3; EP0177839A2

Description

8h 193 VT Degussa Aktiengesellschaft

Weissfrauenstr.9, 6000 Frankfurt am Main

Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid und Stickoxiden aus Rauchgasen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid und Stickoxiden aus Rauchgasen von Feuerungsanlagen durch Auswaschen mit Wasserstoffperoxid in Schwefelsäure bzw. Salpetersäure in einem mehrstufigen Verfahren.

Rauchgase aus Verbrennungsanlagen enthalten eine Reihe von unerwünschten Bestandteilen, die auf einer unvollständigen Verbrennung oder Verunreinigung im Brennstoff beruhen oder bei der Verbrennung selbst entstehen. Zu diesen Bestandteilen gehören Stäube, Schwefeldioxid und Stickoxide, die der Vegetation und der menschlichen Gesundheit Schaden zufügen können. Durch die jüngste Gesetzgebung auf dem Gebiet der Luftreinhaltung ist es notwendig geworden, die Rauchgase von Feuerungsanlagen möglichst weitgehend von Stäuben, Schwefeldioxid und Stickoxiden zu befreien.

Die heute am meisten angewandten Verfahren zur Rauchgasentschwefelung bestehen im Auswaschen der Rauchgase mit wässrigen Suspesionen oder Lösungen von Kalziumhydroxid oder Kalziumkarbonat. Dieses Auswaschen liefert große Mengen fester Abfälle, vor allem Gips, die kostenaufwendig deponiert werden müssen.
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Es sind auch mehrstufige Verfahren zur Entfernung von Schwefeloxiden aus Rauchgasen durch Auswaschen mit Schwefelsäure bekannt, wobei man eine 40 bis 80 folge Schwefelsäure verwendet, die Peroxischwefelsäure oder Wasserstoffperoxid enthält. Dabei werden auch Stickoxide aus den Rauchgasen entfernt. Außerdem sind Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden mit Salpetersäure- Wasserstoffperoxidgemischen bekannt. Diese bekannten Verfahren können allerdings die heute geforderten hohen Reinheitsgrade je nach Art der Rauchgase oft nicht erreichen.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ver-. fahren zur Entfernung von Schwefeldioxid und Stickoxiden aus Rauchgasen von Feuerungsanlagen durch Auswaschen mit Wasserstoffperoxid in Schwefelsäure bzw. Salpetersäure in einem mehrstufigen Verfahren zu entwickeln, das hohe Reinigungsgrade bei allen vorkommenden Rauchgasen erreicht, leicht zu handhaben und umweltfreundlich ist und bei dem möglichst wenig Sekundärabfall anfällt, der deponiert oder sonstwie beseitigt werden muß.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer ersten Stufe die Rauchgase bei 120 bis 140 C mit 60 bis 80 feiger Schwefelsäure gewaschen werden, in einer zweiten Stufe 10 bis 20 folge Schwefelsäure bei 120 bis 140⁰C mit den Rauchgasen auf 60 bis 80 fo aufkonzentriert wird, in einer dritten Stufe bei 25 bis 100° C mit einer 10 bis 20 folgen Schwefelsäure, die 1 bis 20 g/l Wasserstoffperoxid enthält, das Schwefeldioxid aus den Rauchgasen entfernt wird und in einer vierten Stufe bei 25 bis 40 C mit einer 30 bis 40 %igen Salpetersäure, die 1 bis 20 g/l Wasserstoffperoxid enthält, die Stickoxide aus den Rauchgasen entfernt werden.

Vorzugsweise werden die einzelnen Stufen im Kreislauf gefahren,

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wobei in der ersten Stufe der aus Stäuben herrührende Schlamm abgezogen und die beim Schlammabzug entstehenden Schwefelsäureverluste durch Schwefelsäure aus der zweiten Stufe ersetzt werden, die ihrerseits mit Schwefelsäure aus der dritten Stufe gespeist wird. Die Schwefelsäurekonzentration der dritten Stufe wird vorteilhafterweise durch entsprechende Temperaturregelung auf 10 bis 20 % gehalten.

Das Reinigungsverfahren läuft beispielsweise so ab, daß die heißen Rauchgase in der ersten Waschstufe bei 120 140⁰C im Gegenstrom mit 60 - 80 %iger Schwefelsäure, die im Kreislauf geführt wird, gewaschen und dabei entstaubt werden. Der in der ersten Stufe anfallende Schlamm wird abgezogen und kann wahlweise im heißen Rauchgasstrom brikettiert oder in den Verbrennungsraum der Kesselanlage zurückgeführt werden. Der beim Schlammabzug auftretende Schwefelsäureverlust wird durch Rückführung von Schwefelsäure aus der zweiten Stufe in die erste Stufe ausgeglichen.

In der zweiten Stufe, die der Aufkonzentrierung dient, wird das immer noch 120 - 140 C heiße Rauchgas mit einer Schwefelsäure gewaschen, die aus der dritten Stufe in die zweite Stufe recycliert wird und 10 - 20 % H₂SO, enthält.

Durch Verdampfen eines Teils des in dieser H₀SO. enthaltenen Wassers fällt im Sumpf der Stufe 2, je nach Arbeitsweise, eine 60 - SO $>ige H₂SO. an, die im Kreislauf geführt wird. Die HpSO. der Konzentrierungsstufe wird teilweise aus dem Sumpf abgezogen, in einem Tank gesammelt und kann an anderer Stelle wieder eingesetzt werden.

Das so vorbehandelte und abgekühlte Rauchgas wird in die dritte Stufe geleitet, wo es im Gleich- oder Gegenstrom mit einer 10 - 20 feigen HgSO^, die 1-20 g/l H₂O₂ enthält ³^ _uri(j i_m Kreislauf geführt wird, gewaschen wird.

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Die Temperatur der Kreislauf-H SO. wird vorzugsweise über einen Wärmetauscher geregelt und liegt bei 25 - 100° C. In dieser Stufe wird das Rauchgas weitestgehend von S0_p befreit. Der Wäschersumpf wird teilweise in die Stufe 2 recycliert, wobei das in der Schwefelsäure noch enthaltene HgO₂ mit dem SO₂ des ankommenden Rauchgases abreagiert und somit ein quantitativer ELOg-Umsatz gegeben ist.

Nach dem Passieren beispielsweise eines Tropfenabscheiders IQ gelangt das Rauchgas in die vierte Stufe, in der im Gleichoder Gegenstrom die weitgehende Beseitigung von Stickoxiden stattfindet. Dabei werden zur Beschleunigung des Stoffaustausches vorzugsweise Materialien hoher Oberfläche, wie z.B. Füllkörper, Tiefbettfilter, Filtermatten, Faservliese l§ usw. eingesetzt. In dieser Stufe wird eine 30 - hO %±ge

HNO , die 1-20 g/l H₂O₂ enthält, bei 25 - 40° C im Kreislauf gefahren. Die durch die NO -Beseitigung erzeugte SaI-petersäure wird aus dem Wäschersumpf abgezogen, in einem Lagertank gesammelt, und kann an anderer Stelle wieder eingesetzt werden.

Das in oben beschriebener Weise gereinigte Rauchgas wird über einen zweiten Tropfenabscheider geleitet und dem Kamin zugeführt. Die Schornsteinhöhe kann durch den hohen Reinigungsgrad des beschriebenen Verfahrens gering gehalten werden.

Folgende Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern:

l. Das Rauchgas einer Kohlefeuerungsanlage, die mit schwefelhaltiger Kohle von 0,8 - 1 ^ S betrieben wird, enthält rund 1,2 g/m·⁵ SO₀ und 0,8 g/m-⁵ NO . Dieses wurde in einem Wärmetauscher auf 140 C abgekühlt und in der ersten Verfahrensstufe entstaubt. Zur Entstaubung des

Gases wurde in der ersten Stufe eine 70 %ige HgSO. mit einer Temperatur von 140° C im Kreislauf gefahren.

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Der in der ersten Stufe anfallende Schlamm wurde abgezogen und im heißen Rauchgasstrom brikettiert. H_pSO,-Verluste wurden aus dem Sumpf der zweiten Stufe ersetzt.

Das entstaubte Rauchgas gelangte anschließend in- die zweite Stufe. Hier wurde die in der dritten Stufe anfallende 15 folge H SO. durch Verdampfen von Wasser auf 75 fo aufkonzentriert, wobei die Temperatur der in der zweiten Stufe im Kreislauf geführten H₉SO. 135 C betrug.

Das so vorbehandelte Rauchgas wurde nun in die dritte Stufe geleitet und dort mit einer 15 folgen H₂SO., die 5 g/l HpOp enthielt, gewaschen. Dabei wurde der Sumpf der dritten Stufe ständig im Kreislauf über einen Wärmetauscher gefahren und der Kreislauflösung kontinuierlich ^H2°2 (^O $ig) zudosiert, wobei die Temperatur der Kreislauflösung auf hO° C geregelt wurde. Der SO„-Gehalt des Rauchgases konnte bei dieser Fahrweise auf weniger als 20 ppm (<50 mg/nr ) gesenkt werden.

Anschließend gelangte das Rauchgas in die vierte Stufe und wurde mit einer 30 folgen HN0_ von 30 C, die 5 g/l HpOp enthielt und im Kreislauf geführt wurde, behandelt. Der Kreislauflösung, deren Temperatur 30° C betrug, wurde kontinuierlich H_o0_p (50 folg) zudosiert. Der NO_x-Gehalt des Rauchgases konnte auf weniger als 200 mg/m gesenkt werden.

2. In der gleichen Anlage und unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 wurde ein Rauchgas einer Schwerölfeuerung behandelt, wobei das Rauchgas 2 g/m SO₀ und 0,7 g/m"⁵ NO, enthielt und die H₀SO. der dritten

Cm A W T.

und vierten Stufe je 10 g/l HpO enthielten. Die erzielten Ergenisse waren gleich den im ersten Beispiel beschriebenen.

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1 Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können praktisch alle vorkommenden Rauchgase soweit von Schwefeldioxid und Stickoxiden befreit werden, daß sie die gesetzlich geforderten Werte weit unterschreiten. Dabei entsteht lediglich Schwe-

5 feisäure und Salpetersäure, die in anderen Stellen wieder einsetzbar sind.

Claims

84 193 VT Degussa Aktiengesellschaft 19.09.1984 Weissfrauenstr.9, 6000 Frankfurt am Main Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid und Stickoxiden aus Rauchgasen Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entfernung von Schwefeldioxid und Stickoxiden aus Rauchgasen von Feuerungsanlagen durch Auswaschen mit Wasserstoffperoxid in Schwefelsäure bzw.SaI-

_- petersäure in einem mehrstufigen Verfahren, dadurch gekennzeichnet,

daß in einer ersten Stufe die Rauchgase bei 120 bis 140 C mit 60 bis 80 ^iger Schwefelsäure gewaschen werden, in einer zweiten Stufe 10 bis 20 %ige Schwefelsäure bei 120 bis 130° C mit den Rauhgasen auf 60 bis 80 % aufkonzentriert wird, in einer dritten Stufe bei 25 bis 100° C mit einer 10 bis 20 'folgen Schwefelsäure, die 1 bis 20 g/l Wasserstoffperoxid enthält, das Schwefeldioxid aus den Rauchgasen entfernt wird und in einer vier-

3Q ten Stufe bei 25 bis 40° C mit einer 30 bis 40 #igen Salpetersäure, die 1 bis 20 g/l Wasserstoffperoxid enthält, die Stickoxide aus den Rauchgasen entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die einzelnen Stufen im Kreislauf gefahren werden,

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der in der ersten Stufe entstehende Schlamm abgezogen und die Schwefelsäureverluste durch Schwefelsäure aus der zweiten Stufe ersetzt werden, die ihrerseits mit Schwefelsäure aus der dritten Stufe gespeist wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der dritten Stufe die Schwefelsäurekonzentration durch Temperaturregelung auf 10 bis 20 $ gehalten wird.

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